Оглавление

Система обогрева солнечным теплом

Воздух, нагретый солнцем, иногда используют для обогрева жилья в условиях холодного климата. В жарких странах толстые стены глинобитных домов могут смягчить перепады температур в помещении... Но в более холодных странах остекление южной стороны дома может замедлить потерю тепла. Гараж (на рисунке слева) может послужить примером остеклённой стены, используемой для улавливания тепла. В 1964 году Феликс Тромб, французский изобретатель, способствовал популяризации этого метода солнечного отопления.

Стена Тромба позже была модифицирована; сверху и снизу массивной стены для хранения тепла были проделаны отверстия. Это позволило горячим потокам циркулировать по помещению и увеличить теплоотдачу в течение дня. Термальная масса внутренних стен, равно как и мебель, увеличивали запас тепла.

Эта простая система пассивного солнечного отопления, использует избыточное тепло, которое не накапливается в поглощающей стене, для обогрева жилого помещения и всех находящихся там предметов. Как Вы считаете, можно ли улучшить уже и без того улучшенную стену Тромба?

Видите ли Вы разницу между этой системой обогрева и улучшенной стеной Тромба?

Да, этот горячий коллектор воздуха, является активным, а не пассивным, так как для подачи горячего воздуха из полости за остеклённой поверхностью используется вентиляционное отверстие.

Очень хорошо! Но есть еще одно отличие, и оно ещё более важно.

Вы говорите об изоляции, которая используется вместо массивных термальных стен?

И снова очень хорошо. Изоляция области попадания солнечного света от области накопления тепла - важный метод сохранения энергии и предотвращения потери тепла. Об этом мы поговорим позже, а сейчас давайте рассмотрим некоторые виды коллекторов горячего воздуха.

Я называю это коллектор нагревания воздуха солнечной энергией, потому что воздух нагнетается через черную металлическую пластину с помощью сети перегородок. Без перегородок нагнетаемый воздух будет следовать по пути наименьшего сопротивления, и собирать мало тепла ... Но с перегородками он будет циркулировать по всей поверхности коллектора. Всё отлично работает и Скотта Д. следует поздравить за проведённое исследование.

Больше всего я обеспокоен тем, что нагретый воздух имеет обыкновение подниматься вверх. Другими словами, потребуется дополнительная сила вентилятора, способная преодолеть природные конвекционные потоки, который появятся внутри коллектора. Но в таком способе получения тепла могут быть свои преимущества.

Альтернативой этому виду коллектора является система горизонтального потока воздуха.

Благодаря тому что воздух дует горизонтально, нам больше не понадобится дополнительная сила от вентилятора, чтобы протолкнуть нагретый воздух вниз.

Я, конечно, не могу проверить эти предположения и дать им сравнительную оценку, поэтому я могу ошибаться (хотя могу и оказаться правым). Лучшее решение проблемы не всегда может быть самым практичным, но все-таки полезно знать компромиссы в стоимости, эффективности и эстетической привлекательности.

А что бы произошло, если бы мы увеличили текущий эффект конвекции, используя вертикальные колонны?

Обратите внимание, что на рисунке слева система нагрева воздуха солнечной энергией не имеет перегородок для направления воздуха. Это вертикальная проекция нашего первого коллектора для нагрева воздуха солнечной энергией. Как вы думаете, поднимающийся горячий воздух в этом коллекторе может быть использован для создания простой пассивной солнечной системы отопления?

К сожалению, эффективность теплообмена такой пассивной системы как эта, не очень высока... Однако с небольшим вентилятором в нижней части каждой секции солнечный коэффициент тепла может быть значительно увеличен. Возникает вопрос: будут ли шесть маленьких вентиляторов в такой системе как эта, также производительны как один большой?

Я не знаю. Если вы проведёте несколько тестов, пожалуйста, дайте мне знать, каков результат. Не бывает правильных или неправильных решений. Есть только альтернативные пути.

Давайте кратко рассмотрим простой коллектор горячего воздуха, который использует стекловолоконный экран, как поглощающую поверхность. Обратите внимание, что экран располагается по диагонали с верхней части сразу под вентилятором. Экран располагается ниже вентилятора, чтобы обеспечить беспрепятственный проход потоку воздуха от стеклянной поверхности, где, я думаю, тепло будет потеряно. Размещение экрана в этом положении также гарантирует, что весь бытовой воздух будет проходить через экран до того как его перегонят в дом.

Недостаток этой системы в том, что для каждой такой установки потребуется свой собственный вентилятор. Хорошая новость заключается в том, что сам вентилятор настолько маленький, что стоимость 10 таких вентиляторов меньше, чем стоимость одного большого. Теперь давайте рассмотрим этот тип коллектора горячего воздуха с небольшим хранением тепла.

Камера для хранения тепла может быть построена из кирпичей или бутылок с водой; также подойдёт любой другой материал, способные хранить тепло.

Для такой системы потребуется 2 вентилятора. Один вентилятор будет использоваться для циркуляции нагретого воздуха по термальной массе, а другой - для извлечения тепла из термальной массы и прогона его в дом, по мере необходимости.

Хотя эта система и даёт хозяину дома возможность контролировать перепад температуры, она не стоит дополнительных затрат, не говоря уже о трудностях, связанных с передачей тепла в твердых или жидких материалах внутри камеры для хранения тепла.

Альтернативой изолированным блокам составляют стены из цементных блоков. Горячий воздух из коллектора прокачивается через пустоты внутри цементных блоков. Приятной особенностью такой стены является то, что блоки не надо скреплять друг друга раствором. Некоторые блоки можно просто прикрепить к внутренней стене.

Тепло, хранящееся внутри блока в течение дня, может постепенно высвобождаться в ночное время. Главным недостатком этой системы является то, что для неё нужна стена.

Запомните, эту систему надо устанавливать ​​на южной стороне дома. Хозяину также придется использовать окна, выходящие на юг, чтобы она эффективно работала.

Если стены и мебель из дома используются для хранения тепла, то пространство для поглощения солнечного света может быть использовано вместо коллектора горячего воздуха. Пока это пространство изолировано от остальной части дома, оно будет накапливать тепло.

Для перегона нагретого воздуха из пространства для поглощения солнечного света в дом может потребоваться вентилятор. Плюсом в использовании такой системы является то, что помимо всего прочего, это помещение можно использовать для хранения других вещей.

Но хозяин должен помнить, что температура в пространстве для поглощения солнечного света может превышать 120 градусов по Фаренгейту в течение дня и опускаться до 20 градусов ночью.

Солнечную энергию таким способом можно собирать и на чердаке, используя естественную тенденцию горячего воздуха подниматься, а холодного опускаться.

Для такой системы обычно используют 3 и более тонн воды. Как только на чердаке накопится достаточное количество тепла, оно прогоняется в дом при помощи вентилятора.

Теперь рассмотрим наш последний вид альтернативной системы солнечного отопления.

Солнечные теплицы - это особый вид парника, используемый для обогрева дома, а также прекрасное решение для проращивания семян. Эффект дымохода в теплице концентрирует тепло возле потолка. Если тепла достаточно, верхний клапан открывается и пускает горячий воздух в дом, а нижний клапан пускает холодный воздух в теплицу. Ночью, когда нет солнечного света, оба клапана закрывают, так как будет происходить обратный процесс.

Солнечные теплицы могут быть активным или пассивным, но в большинстве случаев они предназначены для передачи тепла в дом. Накопленное в парниках тепло быстро теряется из-за остеклённой поверхности. Солнечный свет можно использовать по-разному. Если вы будете сомневаться, просто... следуйте за солнцем.

Если в парнике термической массы много, то растения будут быстрее расти; но помните, чем больше тепла хранятся в теплице, тем меньше тепла будет в доме.

По этой причине владелец дома с солнечной теплицей должен позаботиться о системе вентиляции либо в пользу растений, либо в пользу людей живущих в доме.

Я построил эту солнечную теплицу для друга, который жил на Стип Хилл в Саранаке, Нью-Йорк. В холодные зимы температура там падала ниже -30 по Фаренгейту и камин был единственным источником тепла.


На главную